蒸汽

蒸汽一种由汽化而成的无味、不可见的气体水．它通常点缀着微小的水滴，这使它呈现出白色，浑浊的外观。在自然界中，蒸汽是由火山作用加热地下水而产生的，从温泉、间歇泉、喷气孔和某些类型的火山中释放出来。蒸汽也可以通过技术系统大规模产生，例如使用化石燃料的锅炉和核反应堆。

蒸汽动力是工业社会的重要动力来源。水在发电厂被加热成蒸汽，加压蒸汽驱动涡轮机产生电流。这样，蒸汽的热能就转化为机械能，机械能又转化为电能。用于驱动汽轮发电机的蒸汽提供了世界上大部分的电力。蒸汽还广泛应用于钢铁、铝、铜和镍的制造等工业过程中;化学品的生产;以及石油的精炼。在家里，蒸汽一直被用来做饭和取暖。

在液体转化过程中所发生的阶段水变成水蒸气(蒸汽)的过程如图所示数字，其中a - e描述了一个圆柱形容器，里面装有固定数量的水，受到一个有重量的(W)活动活塞施加的恒定压力。“-E”是图上的对应点，表示在一定的压力和体积范围内，某一特定质量的水是完全液态的、完全蒸汽的，还是两相的混合物。A和A '表示在压力、体积和温度条件下，水完全处于过冷液态的系统;也就是说，在当前压力下，温度低于水的沸点。热量的加入使水稍微膨胀，温度上升，直到水达到它的极限沸点;在这个阶段，用B和B '表示，水是在饱和液体状态。如果增加更多的热量，沸腾开始:液体开始汽化(变成蒸汽)，迫使活塞比以前更快地上升，如C。

当液态水和蒸汽以任何比例共存时，系统被称为处于图中的两相区域。在这个区域，混合物保持在沸点温度:增加热量只会使更多的液体蒸发，而减少热量则会使部分蒸汽凝结。虽然温度保持不变，但体积取决于液体和蒸汽的比例。

如果加入足够的热量使最后一滴液体蒸发，整个体积就会被蒸汽占据。在这个阶段，用D和D '表示，蒸汽被称为饱和蒸汽。因为没有更多的液体来煮沸，更多的热量的加入导致温度和体积的增加。在D '的任何右侧点，例如E '，图形表示过热蒸汽。当蒸汽加热到高于凝结温度时。如E所示，在相同压力下，一定数量的过热蒸汽的体积大于相同质量的饱和蒸汽的体积。

蒸汽在发电中很有用，因为水具有不同寻常的特性。水分子之间的多重氢键意味着水具有高沸点和高潜势汽化热:与其他液体相比的汽化热;也就是说，液态水变成蒸汽需要相当大的热量，当蒸汽凝结时就可以得到蒸汽。沸点和汽化热都取决于环境压力。在101千帕(14.7磅每平方英寸)的标准大气压下，水在100°C(212°F)沸腾。在较高或较低的压力下，需要更多或更少的分子能量才能让水分子从液态逸出到气态。相应的，沸点变低或变高。汽化热，定义为蒸发单位质量液体所需的能量(在工程实践中，单位重量)，也随压力而变化。在标准大气压下是2260千焦每千克(972 BTU[英国热单位]每磅)。